11-井巷工程 第十一章 硐室及交岔点设计.ppt

1、1，2020/7/24，矿山工程，第11章硐室和交叉设计，2，2020/7/24，第1节地下主硐室设计，第2节硐室施工，第3节巷道交叉设计和施工，第11章硐室和交叉设计，第3，2020/7/24，第1节地下由于用途不同，各种硐室的断面形状和尺寸也各不相同，但它们的设计原则和方法基本相同。一般来说，首先要根据洞室的用途，合理选择要安装在洞室中的机电设备；然后，根据所选机电设备的类型和数量，确定洞室的形式和布置；最后，应根据这些设备的安装、维护和安全操作的安全间隙要求以及洞室所在周燕的稳定性来确定洞室的尺寸和支撑结构。有些舱室还需要考虑特殊要求，如防潮、防渗、防火和防爆。4，2020/7/24，1

2、。箕斗装载室和底部煤仓的设计，箕斗装载室和底部煤仓的布置箕斗装载室(单侧式)的布置直接与容量较小的倾斜煤仓相连，在中小型矿井中广泛使用(图8-1)。在大型矿井中，立式煤仓通过装载带式输送机与箕斗装载室(单侧式)相连(图8-2)；在特大型矿井中，几个垂直煤仓通常通过一个或两个装载带式输送机与箕斗装载室(单向或双向)相连(图8-3)。5、2020/7/24、6、2020/7/24、7、2020/7/24、8、2020/7/24，箕斗装载室1布置在无含水层、无地质构造、围岩牢固的地方，以便于施工和维护。一般情况下，当大巷由矿车运输时，硐室位于井底生产水平以下；当带式输送机用于运输时，洞穴位于生产层之

3、上。2.箕斗装载硐室的形式是同侧装载和卸载，不同侧装载和卸载；通过和失败；单侧型(洞室位于井筒一侧)和双侧型；9、2020/7/24、10、2020/7/24、11、2020/7/24、12、2020/7/24、3箕斗装载室的横截面形状和尺寸大多为矩形。当围岩条件较差时，地压较高，箕斗装载硐室的大小主要根据所选装载设备类型、设备布置、设备安装和维护，并考虑人行道和人行梯子的布置要求来确定。13，2020/7/24，4箕斗装载室的支撑包括素混凝土支撑和钢筋混凝土支撑。支护厚度取决于围岩稳定性和地压。14，2020/7/24，15，2020/7/24，1号井底煤仓设计。煤仓的形状和截面形状是倾斜的

4、。随着矿井发展和布局的改革，水平煤仓出现了。煤仓的横截面形状有三种：圆形、矩形和半圆形。2 .产能计算，Qd矿井平均日产量；1.15是矿井生产的不平衡系数；1.20提升财富系数的能力；14每日提升时间，h，3煤仓支架，16，2020/7/24，2。翻车机硐室和卸车硐室的位置，翻车机硐室1个硐室，17，2020/7/24，2硐室的形式和布置根据矿车的不同给料方向可分为左侧式和右侧式。根据电机车是否经过翻车机，硐室可分为通过型和不通过型。洞室断面形状和支撑上海的洞室一般采用半圆拱和混凝土支撑。当围岩稳定时，可采用锚喷支护，无需淋水。当围岩较差时，可采用锚喷混凝土联合支护。安装在洞室拱顶的支撑梁和提

5、升梁为翻车机上方的2430工字钢；推动器上方是24号工字梁。洞穴轨道表面以下的沟渠和设备基础应浇筑C15以上的100，200厚混凝土。，19，2020/7/24，卸载站硐室设计1卸载站结构1)支撑托辊：2)卸载曲线轨道和复位曲线轨道：3)支撑钢梁：4)卸载坑：1-底部卸载矿车，2-车轮3-缓冲器4-卸载车轮5-卸载曲线轨道6-卸载坑7-托辊，202)通过卸载站硐室。3)卸载站和翻车机应联合布置硐室。4、硐室尺寸确定1)硐室长度2)硐室宽度3)硐室高度5)硐室断面形状和支护硐室断面形状大多为半圆拱形。硐室支护一般采用混凝土、锚喷、锚喷加混凝土或钢筋混凝土组合支护。卸载坑两侧的直墙采用钢筋混凝土，

6、出入口车辆两侧的辉绿岩板采用钢筋混凝土浇筑和铺设。22，2020/7/24，马头门通常指副井与井底车场连接处断层面扩大的一段巷道，称为马头门，是副井系统的主要硐室之一。马头门形成双面斜屋顶类型(a)双面平屋顶类型(b)；副轴马头门，马头门平面尺寸，包括长度和宽度。马头门的长度通常是指竖井两侧对称道岔基本轨起点之间的距离，马头门的宽度主要取决于竖井的设备、罐笼布置方式和两侧人行道的宽度。23，2020/7/24，1确定马头门长度，2确定马头门宽度，B=2A，24，2020/7/24，3确定马头门高度，当Hmin降低最长材料时，马头门所需的最小高度，m；降低材料的最大长度，一般l=12.5m米；w

7、井筒内下放材料的有效弦长；d轴的净直径，m；下放物料时，物料与水平面的夹角按下式计算：(4)马头门的断面形状和支撑；(25)2020/7/24；(4)中央泵房设计，由泵房主室、配水井、吸水井、配水巷、管道通道和渠道组成。中央水泵房和水仓组成中央排水系统。中央吸水泵房设计，1泵房位置，26，2020/7/24，2配水井、配水渠和吸水井布置。27，2020/7/24，3主室设备布置1)水泵，2)排水管根据矿井正常和最大涌水量，选择排水管直径和趟数。3)电缆敷设有两种方式：沿墙悬挂和设置电缆沟。前者很容易使用和维修，但长度增加，有许多肘部。因此，后者是目前常用的。4)电气设备，5)提升和运输设备，2

8、8，2020/7/24，4)主室尺寸的确定，1)室长，2)室宽，3)室高，4)设备底座尺寸，29，2020混凝土支架广泛用于室中。6管道和通道的设计要求，1)管道和通道。2)泵房通道是泵房主室与井底之间的连接通道。3)泵房与中心变电所之间应设置防火铁门，墙上还应设置电缆套管，30，2020/7/24，压入式水泵房设计特点，潜水泵房(泵井)，31，2020/7/24，5。水仓设计，水仓位置及布置1，水仓位置2，水仓布置。蓄水量、长度和断面尺寸的确定1 .蓄水量是根据煤矿安全规程的有关规定，根据以下条件确定的：1)当矿井正常涌水量小于或等于1000m3/h时，主蓄水的有效容量，m3；Q0矿井正常涌

9、水量，m3/h；2)当矿井正常涌水量大于1000m3/h时，2长度和断面的确定水仓(主仓和副仓)的长度可按下式计算：33，2020/7/24，水仓垂直断面的计算，水仓起点标高HC 1；水箱端点的高度hA用于获得hc和hA之间的高度差h。2.水箱底板上有一个i=0.0010.002的斜坡。倾斜竖曲线的半径r为912米。3斜巷倾角=1820为宜。4曲线半径r，一般取912m。5.地板eleva6为了简化计算，取水箱的最低点是竖曲线的切线交点B，与实际最低点D只有微小的误差，34，2020/7/24。水箱的垂直剖面参数可根据以下公式计算：水箱的端点A和最低点B之间的高度差，l水箱的起点和终点的水平投

10、影长度，m；r=斜巷净竖曲线半径，r=912m米；清理斜巷的倾角，一般为820；一、水箱坡度一般为0.0010.002；h、水仓起点和终点的高差，m，35，2020/7/24，起点C和最低点B的水平投影长度，水仓的断面形状和支撑，终点A和最低点B的水平投影长度，36，2020/7/24，第二节洞室施工，第一节洞室施工特点，1个洞室的断面大而多变，但长度较短。 这使得大型施工2号洞室往往与其他洞室和巷道相邻，且洞室本身结构复杂，其应力状态复杂，难以准确分析，施工难度大。 如果围岩稳定性差，应更加重视施工安全。3洞室使用寿命长，工程质量要求高。许多洞室需要浇筑机电设备基础，预留管道沟槽，安装提升梁

11、等。所以施工时应精心安排，确保工程规格和质量。37，2020/7/24，2。硐室围岩稳定性分析，1。硐室围岩稳定性力学分析方法当围岩应力不超过岩体强度时，围岩处于弹性变形阶段，处于稳定状态；当围岩应力超过岩体强度时，围岩的初始破坏失去稳定性。根据莫尔强度理论，各向同性均质岩体的失稳条件为：剪切面与最大主应力的夹角为：当岩体有结构面时，其破坏取决于结构面的产状特征，此时的失稳条件为3360结构面的摩擦角。1.结构面的摩擦角。38，2020/7/24，2。洞室围岩稳定性的地质分析方法1)当平缓产状的薄层与中厚层交替存在时，顶板的薄层容易坍塌(图8-31)。如果垂直于层面的节理发育，坍塌范围将扩大(

12、图8-32)。39，2020/7/24，如果岩层由平缓变为倾斜，在垂直于岩层的节理下，顶板垮落的范围将扩大，这也可能导致两个岩体的垮落(图8-33)。40，2020/7/24。上述坍塌模式取决于地层的节理强度和节理发育程度。根据该级别，节理条件可以描绘不稳定岩体的大致范围。一般来说，这种岩体还是稳定的，只要注意施工，及时支护，不会造成围岩过度坍塌。在这种岩层中采用锚喷支护是非常有效的，41，2020/7/24，2)在构造应力的作用下，厚层状岩体的水平面上会出现X形节理或裂隙(图8-34)。当缓倾斜岩层发展到倾斜状态时，一组拉张裂缝将沿平面X型裂缝发展，其走向一般平行于硐室轴线，而X型裂缝也将出

13、现在侧面，其走向一般垂直于硐室轴线(图8-35)。从以上两种情况可以看出，平硐壁的外观和可能的形状，特别是顶部分离体，都取决于结构节理埋藏的延展性、连续性和密度。延伸性和连续性较大的断层和较大的裂隙对硐室围岩的隐蔽性有很大的影响，这往往是硐室失稳的主要原因。42，2020/7/24，3)断层破碎带等大型软弱结构面容易形成高坍塌拱。当构造面的走向平行或接近平行于洞室的轴向时，两个倾向相反、连续性强的断层或裂隙将形成一个“8-36”形塌拱。当两组图8-38显示了两组裂隙作用下平硐壁岩体中分离体的形状。45，2020/7/24，基于地质分析，适用于岩石强度由结构面及其组合关系决定的硬岩。对于遭受强烈

14、地质构造运动的软弱岩体或裂隙岩体，由于岩体本身强度不高，结构面的作用占据了次要地位，这决定了此类岩体的变形破坏特征可视为松散介质。通常，岩石f23可视为软弱岩体。46，2020/7/24，3用松动圈支护理论分析围岩稳定性巷道开挖后，围岩应力状态从三个方向变为近似两个方向，岩石强度大大降低。如果围岩中的集中应力值小于落体后的岩石强度，则围岩处于弹塑性状态，围岩自稳，不存在支护问题；相反，围岩将被破坏，围岩将从外围向深部逐渐扩展，直至达到新的三维应力平衡状态，此时围岩中出现破碎带。这种由应力产生的破碎带称为围岩松动带。利用围岩松动圈的实测值来确定硐室的支护参数，称为围岩松动圈支护理论。47，202

15、0/7/24，根据松动圈的大小，判断洞室围岩的稳定性。040之间的松动圈属于稳定围岩，40100之间的松动圈属于相对稳定围岩。围岩松动圈在100150之间，为一般围岩；围岩松动圈在150200之间，属于不稳定围岩；围岩松动圈在200300之间，为软岩；300多是极不稳定的围岩。目前，利用围岩松动圈理论判断围岩稳定性是一种简单而准确的方法，比其他方法更具可操作性。松环试验：超声波试验。48，2020/7/24，3。硐室施工法是全断面一次开挖法，常用于围岩稳定、断面不特别大的平硐。一次全断面掘进硐室的高度不应超过45m。全断面按洞室总高度可分为23层，每层高度为1.82米，最大不超过3米，49，2020/7/24，2倒台阶面(向上分层)施工法，正台阶面施工法安全可靠；倒台阶法爆破效率高，装岩方便。两者都适用于围岩相对稳定、完整性好的岩层。其中，先拱后降层的方法应用范围较广，也可应用于软岩地层。50，2020/7/24，主要用于松软和破碎区域的导洞施工方法，也可用于在稳定岩层中建造具有超大横截面(如50)的洞室。1、中央下导硐，当硐室采用锚喷支护时，应采用中央下导硐(图8-43)